[发明专利]基于声光偏转技术的动态可调环形光束的变换装置

说明书

本发明公开了一种基于声光偏转技术的动态可调环形光束的变换装置。本发明的装置在实现环形光斑光束的同时，可以实现中心与环形光斑间距的任意可调，同时也可以实现多环复合光斑变换，不仅解决传统激光高速焊接过程中产生气泡和飞溅问题，同时规避了三包层特种光纤成本高，制作工艺复杂的难题。激光能量耦合是损耗及烧坏光纤的风险，能够满足不同激光加工需要的光斑定制。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体地涉及一种基于声光偏转技术的动态可调环形光束的变换装置。

背景技术

激光焊接是将激光束照射到材料表面，通过激光与材料的相互作用是材料熔融并连接，形成优良焊接接头的工艺过程。传统的单峰高斯分布激光焊接在高功率焊接时存在产生气孔的问题，这会导致材料的焊接强度降低，而且在电池高速焊接时很容易产生飞溅，飞溅的金属颗粒很容易产生内部泄露电流，导致电池短路。

为解决焊接过程中的飞溅问题，美国相干公司推出了一种新的复合光斑的光束整形方案，可实现中心和外环光斑强度的调整，并得到了广泛的使用。但是该方案不能动态的实施调整光强分配的大小，且中心光斑和外环光斑间距为固定设计也无法根据应用需要动态调整，给某些应用带来了诸多不变。另一方面该方案需要采用一种特制的三包层光纤才能实现，该光纤制作工艺复杂，对光束耦合器的稳定性要求极高，否则存在光纤烧坏的风险。使得此方法无法大规模的应用到工业应用中。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于声光偏转技术的动态可调环形光束的变换装置，在实现环形光斑光束的同时，可以实现中心与环形光斑间距的任意可调，同时也可以实现多环复合光斑变换，不仅解决传统激光高速焊接过程中产生气泡和飞溅问题，同时规避了三包层特种光纤成本高，制作工艺复杂的难题，激光能量耦合是损耗及烧坏光纤的风向，能够满足不同激光加工需要的光斑定制。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于声光偏转技术的动态可调环形光束的变换装置，其特征在于：包括筒形套管；所述筒形套管内部设置有空心连接杆，空心电机，声光偏转器，声光驱动电源，桶形散热器和轴承对；

所述轴承对装置在筒形套管的左右两端，用于固定筒形套管，并为整套装置提供支撑；所述筒形套管，为整套装置的支撑部件；所述空心电机、桶形散热器均安装在筒形套管上，且与筒形套管同心布置；所述空心连接杆、空心电机、声光驱动电源、桶形散热器从左至右依次连接：

所述桶形散热器为桶形的空心圆柱结构；所述声光偏转器安装在桶形散热器内，并通过空心连接杆连接到空心电机上；所述声光驱动电源安装在桶形散热器外部，声光驱动电源与空心电机的输出端相连，声光驱动电源的输出端连接在声光偏转器上，与声光偏转器和空心电机同步转动，为声光偏转器及声光驱动电源提供必要的散热；

所述空心电机是整套装置实现圆周运动的动力部件，带动声光偏转器绕着入射的准直激光的光轴旋转，产生对入射的准直激光进行变换以实现不同应用要求的环形光斑，同时为声光驱动电源提供电能；所述空心电机的转子固定在空心连接杆上，并通过空心连接杆带动桶形散热器和声光偏转器同步转动，空心电机的定子固定在筒形套管中；

还包括外电极连接器、内电极连接器和声光偏转器控制线；所述内电极连接器用于接空心电机输出端使声光驱动电源正常工作；所述外电极连接器用于接外部电源使空心电机正常工作；所述声光偏转器控制线用于连接声光偏转器和声光驱动电源；

所述声光偏转器利用布拉格衍射效应可将入射激光偏转指定角度，以产生0级输出激光和1级衍射激光，且0级输出激光与1级衍射激光的能量可以通过衍射效率的大小实时调控；

所述声光驱动电源用于为声光偏转器提供所需要的超声场频率和超声场功率，进而调节输出激光光束形态和激光功率。

作为优选方案，所述声光偏转器位于桶形散热器中心，并保持声光晶体通光中心与桶形散热器及筒形套管同轴；所述桶形散热器中轴与空心电机的中轴重合，以保证光路的畅通。